Der dreidimensionale dynamische Strömungsabriss an einer schwingenden Rotorblattspitze

Abstract

Der dynamische Strömungsabriss am Hauptrotor führt zu unzulässig hohen Lasten am Rotorkopf sowie zu erhöhten Vibrationen und schränkt damit die Leistungsfähigkeit eines Hubschraubers ein. In der vorliegenden Arbeit wurde der dynamische Strömungsabriss an einer schwingenden Blattspitze experimentell untersucht. Dazu wurde ein Windkanalmodell mit einem parabolischen Randbogen und insgesamt 100 instationären Druckaufnehmern entwickelt. Durch eine positive Verwindung des Modells wurde der Beginn der Strömungsablösung in Richtung der Blattspitze verschoben. Die Entstehung und Ausbreitung eines Vorderkantenwirbels wurde mittels Druck- und optischer Strömungsfeldmessungen charakterisiert. In der Nähe des Randbogens ist die Strömungsablösung durch die dreidimensionale Umströmung verzögert und insgesamt weniger stark ausgeprägt als im Innenbereich. Die unterschiedlichen Entstehungszeiten wurden als Ursache für die Deformation der Vorderkantenwirbel zu Ω-förmigen Strukturen identifiziert. Die Strukturdynamik des Modells wurde mittels Beschleunigungs- und optischer Deformations-messungen untersucht. Dabei wurde eine Anregung der ersten Eigenform durch den Auftriebseinbruch mit einer anschließenden schwach gedämpften Schwingung beobachtet und deren Einfluss auf den effektiven Anstellwinkel quantifiziert.